
【化】 field jump
electric field
【計】 electric field
【化】 electric field
bound; jump; leap
become; change
【醫】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
電場躍變(Electric Field Discontinuity)是電磁場理論中的一個核心概念,指電場強度在跨越不同介質的分界面時,其切向分量保持連續,而法向分量可能發生突變的物理現象。這一特性源于介質邊界處自由電荷或極化電荷的分布差異,由麥克斯韋方程組中的高斯定律和法拉第電磁感應定律直接導出。
在兩種介電常數分别為 (epsilon_1) 和 (epsilon_2) 的介質分界面上:
切向分量連續性:
電場強度 (mathbf{E}) 的切向分量(平行于界面)滿足:
$$ E{t1} = E{t2} $$
該性質由法拉第定律 ( abla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}) 在邊界處的積分形式決定,表明無旋場特性在界面處延續。
法向分量躍變條件:
電位移矢量 (mathbf{D}) 的法向分量(垂直于界面)連續,但電場強度法向分量可能突變:
$$ D{n1} = D{n2} quad Rightarrow quad epsilon1 E{n1} = epsilon2 E{n2} $$
若界面存在自由面電荷密度 (sigma_f),則躍變滿足:
$$ epsilon2 E{n2} - epsilon1 E{n1} = sigma_f $$
此關系源自高斯定律 ( abla cdot mathbf{D} = rho_f) 的邊界條件。
電容器中的介質界面:
平行闆電容器填充多層介質時,電場在介質分界處發生躍變。例如,空氣-陶瓷界面處電場強度法向分量與介電常數成反比,直接影響電容值計算。
電磁波傳播:
光波從空氣射入玻璃時,電場切向分量連續而法向分量突變,導緻折射波方向改變(斯涅爾定律)和透射率變化,是光學鍍膜設計的理論基礎。
注:引用來源為示例性學術文獻,實際鍊接需替換為可訪問的DOI或出版社頁面(如Cambridge Core、IEEE Xplore)。
關于“電場躍變”這一表述,目前權威物理文獻中并未将其作為标準術語使用,但結合電磁學理論和實際場景,可以推測其可能的含義及背景:
介質分界面的電場突變
在兩種不同介質的交界面(如導體與絕緣體之間),電場的法向分量會發生不連續變化。根據邊界條件,電場強度的法向分量滿足:
$$
epsilon1 E{n1} = epsilon2 E{n2}
$$
其中$epsilon$為介電常數,導緻界面兩側電場強度突變。例如導體表面電場突變為零(靜電屏蔽效應)。
時變電場中的瞬态現象
當電荷分布突然改變(如開關閉合瞬間),電場會隨時間發生躍遷。這種現象需結合麥克斯韋方程組中的位移電流項分析,屬于動态電場範疇。
狹義相對論中的參考系變換
在不同慣性參考系中,電場和磁場可通過洛倫茲變換相互轉化,可能導緻觀測到的電場強度“躍變”,但這屬于相對論效應,非實際物理突變。
注意:若該詞來源于特定工程領域(如等離子體物理或電路設計),建議結合具體上下文進一步分析。标準電磁學中更常用“電場不連續性”或“邊界條件”等表述。
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